Про геном океану, зв’язок Голодомору та діабету, а також коефіцієнт успадкованості

Про сучасну генетику, зв'язок Голодомору та діабету, релігію як інфекційне захворювання — Олександр Коляда, генетик, науковий співробітник Лабораторії епігенетики Інституту геронтології НАМН:

— Крейг Вентер — відомий генетик, якого можна назвати героєм нашого часу, що здійснив проект «Геном людини». Державний проект дослідження людського геному почався в 1990 році під егідою Національної організації охорони здоров'я США. Майже кожна країна світу взяла на себе частину проекту — окрему хромосому. Однак проект ішов доволі повільно. У 1998 році американський дослідник Крейг Вентер і його фірма Celera Genomics запустили аналогічне дослідження, фінансоване приватним капіталом. Вчений обіцяв секвенувати людський геном набагато швидше, ніж весь світ. І він дійсно це зробив. Його власний проект був не лише швидшим, але й коштував 300 млн дол. на противагу державному із 3 млрд дол.

За підсумками роботи з геномом людини в 2001-му вийшло дві публікації (проте і сьогодні аналіз ще не закінчений) в топових журналах — Science і Nature. В одній опублікували результати роботи Вентера, в іншій — геном, зібраний вченими всього світу. Цікаво, що тільки перелік вчених, які брали участь в державному проекті, займав три сторінки дрібним шрифтом.

Вентер пішов далі: у 2008 році створив перший штучний організм у Всесвіті. Це якась бактерія з мінімальним геномом, яка ніколи не існувала. Вона не має родичів і аналогів. Генетик був настільки пафосний, що в геном бактерії вставив своє ім'я, зашифроване за допомогою нуклеотидів.

У 2012 році Вентер просеквенував геном океану. Це була бомба! Він сказав, що немає часу розбиратися і рахувати всі види, які живуть в океані: ми раніше перерахуємо всі гени. Вода з океану була взята з різних місць. Виявилося, що на 60% геном океану — це віруси. Насправді ми живемо на планеті вірусів. Якщо взяти повітря або океан, основне, що ми там знайдемо, будуть віруси. Ми їх не бачимо, але основну різноманітність складають саме вони, вони старіше за людину.

Геном людини, створення першого штучного організму, дослідження генома океану, швидше за все, це глобальна стратегія Вентера і його інституту J. Craig Venter Institute. Сьогодні він займається створенням якоїсь водорості, в геном якої будуть вбудовані гени, після чого вона зможе синтезувати нафту (або окремі її складові). Останні випущені звіти дуже оптимістичні. Вентер готується до наступної революції — енергетичної, коли кожен зможе виростити нафту в чашці.

Як вплинув Голодомор на наступні покоління українців?

Вплинувши на організм ззовні, ми можемо надати йому нову ознаку — сьогодні це галузь знань, яка активно розвивається та називається епігенетикою. Тобто сьогоднішні умови середовища організму впливають на його нащадків у майбутньому. Вплив цей дуже слабкий, щоби вивести новий сорт рослин або нових людей, але він є. На генетичний код можуть нашаровуватися мітки, які сигналізують читцю (молекулам, які зчитуватимуть молекулу ДНК), що в цьому місці генетичного коду інформацію зчитувати не потрібно. Такі мітки здатні передаватися не лише в наступному поколінні, а й через покоління.

Людство в різних куточках світу свого часу переживало голод. Вчених дуже цікавить ця ситуація, адже це унікальний природний експеримент. Тому різні групи в усьому світі вивчають свій локальний голод. Це також і блокада Ленінграда, аналогічна ситуація з голодом була в Голландії. Наша лабораторія займається Голодомором в Україні, було досліджено 20 тис. осіб. Виявилося, що в тих, хто перебував у період голоду в утробі матері, ризик розвитку діабету II типу (інсулінонезалежного) істотно вище. Наші голландські колеги провели свої дослідження і розкопали причини, що призводять до такого результату. Виявилося, що у дітей, чиї матері під час вагітності сильно голодували, наносяться мітки на гени, що відповідають за метаболізм глюкози. В результаті діти народжувалися з усталеною програмою, що їжі навколо мало і її потрібно максимально накопичувати. Слава Богу, їжі стало більше, але ж програма залишилася. Такі люди частіше за інших страждають на ожиріння й діабет.

Є також дослідження нащадків жертв Голокосту. Реакція на стрес у них підвищена. Наприклад, у тих, хто пройшов війну, активніше розвивається ПТСР (посттравматичний стресовий розлад). Сьогодні Україна переживає військові дії. Як це вплине на наступні покоління? На жаль, з боку генетики такі дослідження поки не ведуться, сьогодні над цим активно працюють психологи, але цього замало. Наприклад, є дані, що у дітей, чиї матері були вагітні ними і перебували поруч із місцем трагедії 11 вересня 2001 року в США, підвищений рівень кортизону в слині. Це означає, що ці діти більш стресовані. Організм матері відреагував на побачене й передав сигнал дитині в утробі, але ж це був всього один-єдиний день!

Гени й виховання: хто кого?

У кожної людської ознаки є коефіцієнт успадкованості — цифра, яка вказує внесок генетики. Наприклад, внесок генетики в вашу витривалість становить 80%. Ваша реакція на стрес — це стовідсотково закодована ознака. Ви можете реагувати на стрес бурхливо або у вас може бути низький поріг стресу, ці типи реакції генетично визначені. Вплив генетики на розвиток гомосексуальності становить 30%, шахових здібностей — 65%, швидкості — всього 15%.

За здатність віддавати кредит також багато в чому відповідає генетика. Одного разу великий американський банк вирішив перевірити, скільки коштів вдасться заощадити, якщо провести генетичний аналіз людей, які збираються брати кредит. Їм вдалося підрахувати, що таким чином можна було б заощадити набагато більше грошей, ніж вдаючись до послуг спеціальних служб, які вибивають гроші у боржників.

Однак тут є багато моральних питань. Потрібно також розуміти, що гени ніколи не обумовлюють вашу поведінку — вони передбачають, проте не зобов'язують.

Є прецеденти, коли генетична інформація приймалася в суді і в разі виправдання, і в разі обтяження провини людини. В Америці підозрюваному зменшили термін, знайшовши у нього ген, який відповідає за підвищену агресивність у чоловіків. Цей ген частіше зустрічається у чоловіків з асоціальною поведінкою, у тих, хто сидить у в'язницях... Такий випадок поки одиничний і він досі дискутується: можна використовувати в цьому разі генетику чи ні?

Складніше історія з хлопчиком, який скоїв вбивство свого родича, зробивши це під дією антидепресанту. У цього хлопчика антидепресант (як і у 15% населення Америки) призвів до порушення розумової діяльності, підвищення агресивності. Цей зв'язок був доведений. Однак хлопчик досі сидить у в'язниці. Питання залишається відкритим: хто винен у цьому? Хлопчик або фармакологічна компанія, яка забула вказати в інструкції таку побічну дію ліків?

Чи важливо знати батькам те, що ми передаємо своїм дітям? Це має вагу, наприклад, у плані спорту, так звана генетична профорієнтація. Проаналізувавши геном дитини, можна сказати, які вона матиме генетичні характеристики. Наприклад, яка схильність до високого росту, м'язові волокна закладатимуться швидкого типу або повільного — здебільшого ці знання поширюються на людське тіло.

Якщо говорити про психологію, то характер людини, її схильності закладаються у взаємодії клітин мозку. Дитина народжується і перші кілька років життя у неї активно відбувається формування контактів у сірій речовині. На це можна вплинути так званим багатим довкіллям, яке впливає на ширину зв'язків, що утворюються в мозку.

Є алегорія, що гени — це вода в крані, кран — це навколишнє середовище. Генотип може бути водою на зразок боржомі, а кран може бути закритий або відкритий, може бути іржавим... Образом життя ми регулюємо гени.

Показова історія серійного вбивці Чикатило. У нього залишилося чимало дітей. Двох із них знайшли. Один став успішним лондонським банкіром, другий — асоціальний елемент, сидів у в'язниці. Їм поставили одне й те ж питання: як ви, знаючи, хто ваш батько, стали такою людиною? Відповідь була однаковою: а як я з таким батьком міг стати іншою людиною? Один сприйняв це як сигнал до дії: я маю схильність, я з нею боротимусь. Другий сприйняв нехороші гени як привід для власної слабкості: я маю погану спадковість, що я можу зробити?

Є гени схильності до залежності, які на 15% підвищують ризик ігроманії, наркоманії та алкогольної залежності. Але ці ж гени зустрічаються у людей, діяльність яких пов'язана з відкриттями, інноваціями тощо. Така дитина на якомусь етапі починає відчувати потребу в новизні, задоволення від навколишнього світу їй недостатньо — вона шукає ще щось. Хтось знаходить це в подорожах, працює на National Geographic, відкриває нові землі, а хтось — в пляшці горілки або новій дозі наркотичної речовини. Знаючи про такі схильності, можна працювати зі своїми дітьми, вчити їх отримувати «хорошу новизну».

Релігія як... інфекційне захворювання

Чи є ген віри, релігійності? Канадський дослідник намагався відповісти на це питання, про що розповів у своїй книзі «Ген Бога». Автору так і не вдалося знайти ген віри.

Сьогодні є публікації, які дають нову, досить провокаційну ідею про те, що релігійність частково може бути забезпечена мікробіомом нашого організму. Тобто в релігійності присутня інфекційна складова. Вірою можна заразитися, її можна передати далі. Деякі антибіотики можуть знищити віру. Є відома стаття російських авторів, які говорять, що всі релігійні ритуали пов'язані з контактом з чимось — Шива Гаджан в Індії, причастя в християнстві, а також коли ви цілуєте ікони, трете статуї. Під час причастя з однієї чаші випиває багато людей, тим самим вони стовідсотково обмінюються мікробами.

У природі багато випадків, коли мікроби змінюють поведінку тварин. У дрозофіл шлюбна поведінка на 90% забезпечена мікробами. Мікроби диктують їм, яких партнерів вибирати. У мурах є мікроскопічні грибки, які змушують їх коїти самогубство. Під дією грибка мурахи виповзають на вершину стеблинки і стають легкою здобиччю для птахів. А грибку просто потрібно потрапити в наступного господаря. Те саме відбувається з токсоплазмою, кішками й мишами. Заражені цим найпростішим паразитом миші починають вести себе менш обдумано і частіше трапляються кішкам, тобто відбувається подальша передача.

Поки точних доказів, що релігія має інфекційну природу, немає. Однак біологічних причин, чому б це не спрацювало, також немає. У природі це працює, люди під час релігійних ритуалів обмінюються мікробами, тобто існують всі передумови до того, що у релігії є інфекційна, вірусна, мікробна складова.

Чи можна впливати на «погані» гени?

Коли людина отримує свої аналізи, де вказана її схильність до чогось, вона починає нервувати, шукати засоби і гроші проти майбутньої хвороби. З іншого боку, знаючи, до чого є схильність, ви озброєні і можете міняти спосіб життя тощо. Сьогодні з'являються препарати, які здатні змінювати «погані» гени. Вони досить дорогі — як перші у світі автомобілі, однак, вважаю, ситуація з часом зміниться.

Підготувала Оксана ШКЛЯРСЬКА